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Département : Génie Procédé Filière : Génie Thermique et énergétique Encardrer

Département : Génie Procédé Filière : Génie Thermique et énergétique Encardrer par ; Mr. AIT MESSAAD Réaliser par: EL OUARDI Souhayla BOUASKAOUNE Ikram EL KHALDI Meryem BOUTALIB kaltoum Compte RENDU DE Machines thermiques Et frigorifiques Sommaire I. MANIPULATION N°1 1.Introducton 2.Le rôle et le principe de fonctionnement de chaque organe 3.Etude du bilan énergétique de la pompe chaleur 4.Traçage de cycle de fonctionnement sur le diagramme de MOLLIER II. MANIPULATION N°2 1.Introducton 2.Le rôle et le principe de fonctionnement de chaque organe 3.Dessin de cycle frigorifique en diagramme de R22 4.Le bilan énergétique : évaporateur de congélation 5.Questions à choix multiples III.MANIPULATION N°3 1.introducton 2. Exercice 1 : a) Calcules théoriques b) Réalisation avec le logiciel CyclePad 3. Exercice 2 : a) Calcules théoriques b) Réalisation avec le logiciel CyclePad 4.Exercice 3 : (Contrôle de cycle de Carnot) a) Calcules théoriques b) Réalisation avec le logiciel CyclePad 5.Exercice 4 : (Cycle de Rankine) a) Calcules théoriques b) Réalisation avec le logiciel CyclePad IV.CONCLUSION Manipulation N°1 POMPE A CHALEUR A AIR (PAC) 1. Introduction : Une pompe à chaleur est une machine thermique à deux sources fonctionnant en cycle inverse. Etant donné une source chaude à la température T1 et une source froide à la températureT2 (T2 < T1), on fait décrire à un fluide frigorigène (fréon R- 134a) un cycle fermé au cours duquel il soutire à la source froide une quantité de chaleur Q2 puis cède à la source chaude une quantité de chaleur Q1. Le but de ce TP est d’étudier les performances d’une pompe à chaleur, de déterminer les quantités de chaleur et de froid produites et de déduire le rendement thermodynamique de ce système. La figure 1 : POMPE A CHALEUR A AIR (PAC) 2 ) le rôle et le principe de fonctionnement de chaque organe principal de la PAC Organes Son fonctionnement 1 : Détendeur Un détendeur dans un circuit frigorifique est un organe qui assure le bon fonctionnement de la chambre froide est situé après le déshydrateur et avant l'évaporateur, son rôle est d'assurer le bon remplissage de l'évaporateur en fluide frigorigène, le fluide frigorigène parcourt le détendeur à l'état liquide 2 : Evaporateur L’évaporateur est un échangeur de chaleur dans lequel le FF liquide à bas niveau de température et de pression va absorber la chaleur du milieu à refroidir (air ou eau) à pression cte devenant ainsi gazeux. 3 : condenseur Un condenseur est un appareil dont la fonction principale est de liquéfier (ou condenser, transformation d'un gaz en liquide) de la vapeur sur une surface froide, ou via un échangeur thermique maintenu froid par la circulation d'un fluide réfrigérant 4 : compresseur Son rôle est d’aspirer les vapeurs produites par l’évaporation du fluide frigorigène dans l’évaporateur a une pression faible, et de refouler à une haute pression ces vapeurs comprimées dans le condenseur 5 : séparateur Séparateur d'huile placé directement refoulement du compresseur. Il a pour rôle comme son nom l'indique de séparer l'huile contenue dans les vapeurs sortant du compresseur et de la rediriger vers le carter via un dispositif à flotteur 6 : Réservoir Le réservoir ou bouteille liquide reçoit le liquide venant du condenseur, il est muni d'une vanne avec un tube plongeur qui assure l'alimentation en fluide même en cas de niveau bas de liquide, il existe en version horizontale ou verticale 11 : Débitmètre Le débitmètre d'air mesure en temps réel la quantité d'air aspirée par le moteur via le circuit d'admission d'air. Il convertit ensuite cette valeur en un signal électrique que le calculateur utilise pour adapter la quantité de carburant précise à injecter dans les chambres de combustion. 8 : voyant liquide Le voyant liquide est constitué d'un élément sensible (sel chimique) qui change de couleur en fonction de la teneur en humidité du circuit. Quand celui-ci est de couleur verte le circuit est considéré comme sain, quand il vire au vert il y a risque d'humidité, mais quand celui-ci devient jaune on doit changer le déshydrateur 9 : Déshydrateur Le déshydrateur frigorifique est un des organes du circuit frigorifique. Il a la même importance que le compresseur ou l’évaporateur Ce filtre se situe entre le condenseur et l’évaporateur. Il est à mi-chemin avec le circuit d’air chaud et le circuit d’air froid le déshydrateur joue trois grands rôles La première est d’éliminer toute trace d’humidité dans le circuit frigorifique. La seconde est de neutraliser la formation d’éventuels acides grâce aux billes d’alumine contenues dans son corps. La dernière, enfin, est de filtrer les corps étrangers qui pourraient se promener dans le circuit frigorifique 10 : affichage de température Il affiche les températures mesurables dans une carte électronique 11 : débitmètre Le débitmètre d'air mesure en temps réel la quantité d'air aspirée par le moteur via le circuit d'admission d'air. Il convertit ensuite cette valeur en un signal électrique que le calculateur utilise pour adapter la quantité de carburant précise à injecter dans les chambres de combustion. 12 : thermomètre Est un appareil qui sert à mesurer et à afficher la valeur de la température 15 : manomètre Les manomètres froids numériques fournissent des mesures extrêmement précises de la température et de la pression, déterminent le sous- refroidissement et la surchauffe mais permettent aussi un tirage au vide sûr de l’installation grâce à la mesure du vide précise 16 : Le Voltmètre Le voltmètre est un appareil qui permet de mesurer la tension (ou différence de potentiel électrique) entre deux points, grandeur dont l'unité de mesure est le volt. 16 : Ampèremètre Un ampèremètre est un appareil de mesure de l'intensité d'un courant électrique dans un circuit. L'unité de mesure de l'intensité est l'ampère, symbole : A 3. Etude du bilan énergétique de la pompe chaleur Compresseur Condenseur Détendeur Evaporateur Débit Point1 : aspiration Point 2 : refoulemen t Point 2’ : entrée Point 3 : sortie Point 3’ : entrée Point 4 : entrée 1,35 L/min P0 =1.21 bar Pk = 5.8 bar θ0=17.2℃ θ1=21.2℃ θ6=35.5℃ θ7 =5.7℃ θa=℃ θr =℃ 1,05 /min P0=1.21¯ ¿ Pk=5.8 bar θ0=20,7℃ θ1=25,4℃ θ6=39,4℃ θ7=6℃ θa θr 0,75L/min P0=1.21¯ ¿ Pk= 5.8 bar θ0=22℃ θ1=28,4℃ θ6=41℃ θ7=6,6℃ θa=¿ θr=¿ 0,45 /min P0=1.21¯ ¿ Pk= 5.8 bar θ0é=20,8℃θ1=31,7℃ θ6=42,7℃ θ7=7℃ θa θr 0,2L/min P0=1.21¯ ¿ Pk= 5.8 bar θ0=19,4℃ θ1=40,3℃ θ6=43,8℃ θ7=¿ 6.2℃¿ θa θr Circuit hydraulique du condenseur 1,35 L/ Débit d’eau (qmeau) 22,5.10 −3 kg. s-1 min θe 2=17,2℃ θs2=21,2℃ 1,05 /min Débit d’eau (qmeau) 17,5.10 −3 kg. s-1 θe 2=20,7℃ θs2=¿ 25,4℃ 0,75L/min Débit d’eau (qmeau) 12,5.10 −3 kg. s-1 θe 2=22℃ θs2=¿28,4℃ 0,45 /min Débit d’eau (qmeau) 7,5.10 −3 kg. s-1 θe 2=¿20,8℃ θs2=31,7℃ 0,2L/min Débit d’eau (qmeau) 3,33.10 −3 kg. s-1 θe 2=19,4℃ θs2=40,3℃ Pour le débit : 1,35 L/min a) La puissance au condenseur : On a: k = qmeau x cp x (s1 – e0) A.N: k= 22,5.10 −3.4185.97(21,2-17,2) b) Calcule de COP réel déterminé expérimentalement : On a : COP réel exp. = k / Pe abs A.N : COP réel= 376,55 219,65 c) Calcule de COP de Carnot : On a : COP Carnot = Tk / Tk – T0 A.N : COP Carnot= 21,2 21,2−17,2  k = 376,65 W COP réel =1,71 COP Carnot = 5,3 Compresseur Puissance électrique absorbée Pe abs 219,65 W d) Le rendement économique du cycle expérimental par rapport au cycle de Carnot : On a :  Cycle = COP réel exp. / COP Carnot A.N :  Cycle= 1,71 5,3 3. Traçage de cycle de fonctionnement sur le diagramme de MOLLIER Remarque : les valeurs données par la machine ne sont pas logiques pour le HP ET BP donc on ne peut pas terminer les calculs suivants . Pour le débit : 1 ,05 L/min a) La puissance au condenseur :  Cycle = 32,26 % On a: k = qmeau x cp x (s1 – e0) A.N: k= 17,5.10 −3.4185(28,4-22) b) Calcule de COP réel déterminé expérimentalement : On a : COP réel exp. = k / Pe abs A.N : COP réel= 344,21 219,65 a) Calcule de COP de Carnot : On a : COP Carnot = Tk / Tk – T0 A.N : COP Carnot= 25,4 25,4−20,7 b) Le rendement économique du cycle expérimental par rapport au cycle de Carnot : On a :  Cycle = COP réel exp. / COP Carnot A.N :  Cycle= 1,56 5,4 Pour le débit : 0,75 L/min c) La puissance au condenseur : On a: k = qmeau x cp x (s1 – e0) A.N: k= 12,5.10 −3.4185(28,4-22) d) Calcule de COP réel déterminé expérimentalement : On a : COP réel exp. = k / Pe abs A.N : COP réel= 334,8 219,65 c) Calcule de COP de Carnot : On a : COP Carnot = Tk / Tk – T0 A.N : COP Carnot= 28,4 28,4−22  k = 344,21W COP réel =1,56 COP Carnot = 5,4  Cycle = 28.88 %  k = 334,8W COP réel =1,52 COP Carnot = 4,43 d) Le rendement économique du cycle uploads/Management/ tp111-frigorifique.pdf